CN103484956A - 电纺纳米纤维气浮传输收集装置 - Google Patents

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电纺纳米纤维气浮传输收集装置，涉及一种纤维传输收集装置。设有接地电极板、轴向推进鼓风机、径向气浮鼓风机、输气软管、同轴双层传输管道、喷嘴和收集装置；接地电极板置于纤维发生装置的正上方；轴向推进鼓风机位于接地电极板左下方；同轴双层传输管道置于接地电极板右下方且与轴向推进鼓风机在同一轴线上，同轴双层传输管道的外层通道为封闭圆管，同轴双层传输管道的内层通道两端开口，同轴双层传输管道的管壁设有均布的微小孔；径向气浮鼓风机出风口通过输气软管与同轴双层传输管道连接，径向气浮鼓风机产生的气流通过内层通道上的微小孔进入内管道中；喷嘴与同轴双层传输管道输出口连接；收集装置位于喷嘴出口处。

Description

电纺纳米纤维气浮传输收集装置
技术领域
本发明涉及一种纤维传输收集装置，特别涉及一种电纺纳米纤维气浮传输收集装置。
背景技术
纳米纤维在锂电池隔膜、复合材料、生物支架、过滤薄膜和传感器等方面的应用研究取得了巨大的进展。同时，纳米纤维的实际需求日益增大。电纺是一种简单、纯物理方式实现纳米纤维制造，目前科研人员基于静电纺丝原理已经开发出批量制造纳米纤维的方法，如滚筒法[PCT WO 2005/024101]、多喷嘴组合法[US2008241297A1]、磁纺法[A.L.Yarin,E.Zussman.Upward needless electrospinning of multiple nanofibers.Polymer 45(2004):2977-2980]以及针尖阵列诱导法等[CN 102191573A]，为纳米纤维的工业化应用创造条件。但现有电纺制造纳米纤维一般是将喷射的纳米纤维直接随机地沉积在基材上，甚至大量的纤维沉积在基材之外，给工业上需要定区域图案化沉积的纳米纤维的应用带来了许多困难，甚至限制了纳米纤维在该领域的应用。其次，直接沉积纤维在基材的方式有时候在实际工况中受限于空间或高压静电（批量电纺一般工作电压高于10kV）等。因此，有必要提供一种电纺纳米纤维收集装置，将纤维发生装置和收集装置的位置在空间上错开，实现纳米纤维长距离传输后沉积，这是解决上述问题的核心。
发明内容
本发明的目的是提供一种可以实现纳米纤维长距离传输，解决空间和一些对高压静电场的限制问题的电纺纳米纤维气浮传输收集装置。
本发明设有接地电极板、轴向推进鼓风机、径向气浮鼓风机、输气软管、同轴双层传输管道、喷嘴和收集装置；所述接地电极板置于纤维发生装置的正上方，为电纺发生装置提供基准零电势；轴向推进鼓风机位于接地电极板左下方，提供水平轴向气流，为纳米纤维沿同轴双层传输管道长距离传送提供推动力，也为接地电极板提供向下的气流；同轴双层传输管道置于接地电极板右下方且与轴向推进鼓风机在同一轴线上，同轴双层传输管道的外层通道为封闭圆管，同轴双层传输管道的内层通道两端开口，作为纳米纤维传输通道，同轴双层传输管道的管壁设有均布的微小孔；径向气浮鼓风机出风口通过输气软管与同轴双层传输管道连接，径向气浮鼓风机产生的气流通过内层通道上的微小孔进入内管道中，在内管道的内表面形成一层薄气膜，防止纳米纤维贴粘在传输管道内表面上；喷嘴与同轴双层传输管道输出口连接；收集装置位于喷嘴出口处，用于收集纳米纤维。
本发明的突出效果在于：
（1）可长距离传输纳米纤维。轴向推进鼓风机为同轴双层传输管道提供轴向气流，推动纳米纤维沿管道轴向运动，实现纳米纤维的长距离传输。
（2）纳米纤维不易贴粘在传输管道内壁上。径向气流通过内层通道上的微小孔进入内管道中，在内管道的内表面形成一层薄气膜，当纳米纤维到达气膜层时，由于小孔喷出的气流阻挡和内管道材料电荷排斥作用纳米纤维会在双层传输管道中，不会贴粘在双层传输管道内表面上。
附图说明
图1为本发明实施例的结构组成示意图。
图2为本发明实施例的同轴双层传输管道结构组成示意图。
具体实施方式
参见图1和2，本发明实施例设有接地电极板1、轴向推进鼓风机2、径向气浮鼓风机3、输气软管4、同轴双层传输管道5、喷嘴6。接地电极板1置于纤维发生装置的正上方，内部空心，下表面设有微孔阵列，为电纺发生装置提供基准零电势；轴向推进鼓风机2位于接地电极板1左下方，提供水平轴向气流，为纳米纤维沿同轴双层传输管道5长距离传送的推动力，也为接地电极板1提供向下的气流；同轴双层传输管道5置于接地电极板1右下方且与轴向推进鼓风机2在同一轴线上，其外层通道a是封闭的圆管，内层通道b由PET制成，两端开口，作为纳米纤维传输通道，管壁设有均布直径为0.5mm，间隔3mm的微小孔阵列；径向气浮鼓风机3出风口通过输气软管4与同轴双层传输管道5连接，其产生气流通过内层通道上的微小孔阵列进入内管道中，在内管道的内表面形成一层薄气膜，防止纳米纤维贴粘在传输管道内表面上；喷嘴6与同轴双层传输管道5输出口连接；收集装置7位于喷嘴6出口处，用于收集纳米纤维。
在纳米纤维传输过程中，首先开启径向气浮鼓风机3，产生1～2个标准大气压的气流，气流经由输气软管4流入同轴双层传输管道5的外层通道a中，再流入内层通道b管壁的微小孔，在内层通道b管壁内表面形成一层稳定均匀的薄气膜。然后，开启轴向推进鼓风机2，产生2～10个标准大气压的气流，当纳米纤维发生装置产生纳米纤维后，由于发生装置与接地电极板1之间存在电势差，纳米纤维由下至上运动，在轴向推进鼓风机2产生的气流作用下，纳米纤维的传输方向由竖直向上运动变为持续的水平传输。当纳米纤维进入同轴双层传输管道5内层通道后，由于径向气浮鼓风机3提供的气流在内管道的内表面形成一层薄气膜，当纳米纤维到达气膜层时，由于小孔喷出的气流阻碍和PET排斥带电纤维的共同作用，纳米纤维不会贴粘在同轴双层传输管道5内表面上，进而稳定传输至喷嘴6，由喷嘴6处喷出，最后附着在收集装置7上。
所述接地电极板内部空心，下表面设有直径小于2mm的微孔阵列。
同轴双层传输管道内层管壁设有均布直径为0.1～1mm的微小孔阵列。
轴向推进鼓风机出风口提供的气体速度大于1m/s，压力大于1个大气压。
径向气浮鼓风机出风口提供的气体压力介于1～1.5个标准大气压之间；
所述同轴双层管道材料可以为但不局限于PET、PVC和PE。
在图2中，标记c为连接同轴双层传输管道内外通道的螺栓。

Claims (6)

1.电纺纳米纤维气浮传输收集装置，其特征在于设有接地电极板、轴向推进鼓风机、径向气浮鼓风机、输气软管、同轴双层传输管道、喷嘴和收集装置；所述接地电极板置于纤维发生装置的正上方，为电纺发生装置提供基准零电势；轴向推进鼓风机位于接地电极板左下方，提供水平轴向气流，为纳米纤维沿同轴双层传输管道长距离传送提供推动力，也为接地电极板提供向下的气流；同轴双层传输管道置于接地电极板右下方且与轴向推进鼓风机在同一轴线上，同轴双层传输管道的外层通道为封闭圆管，同轴双层传输管道的内层通道两端开口，作为纳米纤维传输通道，同轴双层传输管道的管壁设有均布的微小孔；径向气浮鼓风机出风口通过输气软管与同轴双层传输管道连接，径向气浮鼓风机产生的气流通过内层通道上的微小孔进入内管道中，在内管道的内表面形成一层薄气膜，防止纳米纤维贴粘在传输管道内表面上；喷嘴与同轴双层传输管道输出口连接；收集装置位于喷嘴出口处，用于收集纳米纤维。
2.如权利要求1所述电纺纳米纤维气浮传输收集装置，其特征在于所述接地电极板内部空心，下表面设有直径小于2mm的微孔阵列。
3.如权利要求1所述电纺纳米纤维气浮传输收集装置，其特征在于所述同轴双层传输管道内层管壁设有均布直径为0.1～1mm的微小孔阵列。
4.如权利要求1所述电纺纳米纤维气浮传输收集装置，其特征在于所述轴向推进鼓风机出风口提供的气体速度大于1m/s，压力大于1个大气压。
5.如权利要求1所述电纺纳米纤维气浮传输收集装置，其特征在于径向气浮鼓风机出风口提供的气体压力介于1～1.5个标准大气压之间。
6.如权利要求1所述电纺纳米纤维气浮传输收集装置，其特征在于所述同轴双层传输管道材料采用PET、PVC或PE。
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